Enciclopedia de introducción a los inversores solares.

Inversor , también conocido como regulador de potencia y regulador de potencia, es una parte esencial del sistema fotovoltaico. La función principal del inversor fotovoltaico es convertir la energía CC generada por los paneles solares en energía CA utilizada por los electrodomésticos. Toda la electricidad generada por los paneles solares debe ser procesada por el inversor antes de que pueda enviarse al mundo exterior. [1] A través del circuito de puente completo, el procesador SPWM se utiliza generalmente para someterse a modulación, filtrado, aumento de voltaje, etc. para obtener energía CA sinusoidal que coincida con la frecuencia de carga de iluminación, el voltaje nominal, etc. para los usuarios finales del sistema. Con un inversor, se puede utilizar una batería de CC para proporcionar energía de CA a los electrodomésticos.

Introducción:

El sistema de generación de energía solar de CA está compuesto por paneles solares, controlador de carga, inversor y batería; El sistema de generación de energía solar CC no incluye inversor. El proceso de convertir energía de CA en energía de CC se llama rectificación, el circuito que completa la función de rectificación se llama circuito rectificador y el dispositivo que implementa el proceso de rectificación se llama dispositivo rectificador o rectificador. En consecuencia, el proceso de convertir energía de CC en energía de CA se llama inversor, el circuito que completa la función de inversor se llama circuito inversor y el dispositivo que implementa el proceso de inversor se llama equipo inversor o inversor.

El núcleo del dispositivo inversor es el circuito del interruptor inversor, denominado circuito inversor. Este circuito completa la función inversor encendiendo y apagando el interruptor electrónico de potencia. La conmutación de dispositivos de conmutación electrónicos de potencia requiere ciertos impulsos de activación, y estos impulsos pueden ajustarse cambiando una señal de voltaje. El circuito que genera y regula los pulsos a menudo se denomina circuito de control o bucle de control. La estructura básica del dispositivo inversor incluye, además del circuito inversor y el circuito de control mencionados anteriormente, un circuito de protección, un circuito de salida, un circuito de entrada, un circuito de salida, etc.

Características:

Debido a la diversidad de edificios, inevitablemente conducirá a una diversidad de instalaciones de paneles solares. Para maximizar la eficiencia de conversión de la energía solar y al mismo tiempo tener en cuenta la hermosa apariencia del edificio, es necesario diversificar nuestros inversores para lograr la mejor forma de energía solar. Convertir.

Inversión centralizada

El inversor centralizado se utiliza generalmente en sistemas de grandes centrales fotovoltaicas (>10kW). Muchas cadenas fotovoltaicas en paralelo están conectadas a la entrada de CC del mismo inversor centralizado. Generalmente, los módulos de potencia IGBT trifásicos se utilizan para alta potencia. Los más pequeños usan transistores de efecto de campo y usan controladores de conversión DSP para mejorar la calidad de la energía generada de modo que esté muy cerca de una corriente de onda sinusoidal. La característica más importante es la alta potencia y el bajo costo del sistema. Sin embargo, la eficiencia y la capacidad de producción eléctrica de todo el sistema fotovoltaico se ven afectadas por la combinación de cadenas fotovoltaicas y la sombra parcial. Al mismo tiempo, la fiabilidad de la generación de energía de todo el sistema fotovoltaico se ve afectada por el mal estado de funcionamiento de un determinado grupo de unidades fotovoltaicas. Las últimas direcciones de investigación son el uso del control de modulación vectorial espacial y el desarrollo de nuevas conexiones de topología de inversor para obtener una alta eficiencia en condiciones de carga parcial. En el inversor centralizado SolarMax, se puede conectar una caja de interfaz del conjunto fotovoltaico para monitorear cada cadena de paneles de velas fotovoltaicas. Si una de las cadenas no funciona correctamente, el sistema La información se transmite al controlador remoto, y esta cadena se puede detener mediante control remoto, de modo que la falla de una cadena fotovoltaica no reducirá ni afectará el trabajo y la producción de energía. de todo el sistema fotovoltaico.

Inversor de cadena

Los inversores string se han convertido en los inversores más populares del mercado internacional. El inversor string se basa en el concepto modular. Cada cadena fotovoltaica (1kW-5kW) pasa a través de un inversor, tiene seguimiento de pico de potencia máxima en el extremo de CC y está conectada en paralelo a la red en el extremo de CA. Muchas grandes centrales fotovoltaicas utilizan inversores string. La ventaja es que no se ve afectado por las diferencias de módulo y las sombras entre cadenas y, al mismo tiempo, reduce el punto de funcionamiento óptimo de los módulos fotovoltaicos.

Desajuste con el inversor, aumentando así la generación de energía. Estas ventajas técnicas no sólo reducen los costos del sistema, sino que también aumentan la confiabilidad del sistema. Al mismo tiempo, se introduce el concepto de “maestro-esclavo” entre strings, de forma que cuando la potencia de un único string del sistema no puede hacer funcionar a un único inversor, se pueden conectar varios grupos de strings fotovoltaicos entre sí para permitir uno o varios de ellos a trabajar. , produciendo así más energía eléctrica. El último concepto es que varios inversores formen un "equipo" entre sí para sustituir el concepto "maestro-esclavo", haciendo que el sistema sea más fiable.

Inversor de múltiples cadenas

El inversor multicadena aprovecha las ventajas del inversor centralizado y del inversor de cadena, evita sus desventajas y puede aplicarse a centrales fotovoltaicas con varios kilovatios. En el inversor multistring se incluyen diferentes seguimientos de picos de potencia individuales y convertidores CC a CC. La CC se convierte en energía CA a través de un inversor CC a CA común y se conecta a la red. Diferentes clasificaciones de cadenas fotovoltaicas (por ejemplo, diferente potencia nominal, diferente número de módulos por cadena, diferentes fabricantes de módulos, etc.), diferentes tamaños o diferentes tecnologías de módulos fotovoltaicos, diferentes orientaciones de las cadenas (por ejemplo: este, sur y oeste) , diferentes ángulos de inclinación o sombreado, se pueden conectar a un inversor común, con cada cadena funcionando a su respectivo pico de potencia máxima. Al mismo tiempo, se reduce la longitud del cable de CC, minimizando el efecto de sombra entre cadenas y la pérdida provocada por diferencias entre cadenas.

Inversor de componentes

El módulo inversor conecta cada módulo fotovoltaico a un inversor, y cada módulo tiene un seguimiento independiente del pico de potencia máxima, de modo que el módulo y el inversor cooperan mejor. Normalmente utilizado en centrales fotovoltaicas de 50 W a 400 W, la eficiencia total es menor que la de los inversores de cadena. Dado que están conectados en paralelo en el lado de CA, esto aumenta la complejidad del cableado en el lado de CA y dificulta el mantenimiento. Otra cosa que hay que resolver es cómo conectarse a la red de forma más eficaz. La forma más sencilla es conectarse a la red directamente a través de enchufes de CA comunes, lo que puede reducir los costos y la instalación de equipos, pero a menudo los estándares de seguridad de la red eléctrica en varios lugares pueden no permitirlo. En este caso, la compañía eléctrica podrá oponerse a la conexión directa del generador a una toma de corriente doméstica normal. Otro factor relacionado con la seguridad es si se requiere un transformador de aislamiento (alta o baja frecuencia) o si se permite un inversor sin transformador. Este inversor se utiliza más ampliamente en muros cortina de vidrio.

Eficiencia del inversor solar

La eficiencia de los inversores solares hace referencia al creciente mercado de inversores solares (inversores fotovoltaicos) debido a la demanda de energía renovable. Y estos inversores requieren una eficiencia y confiabilidad extremadamente altas. Se examinan los circuitos de potencia utilizados en estos inversores y se recomiendan las mejores opciones para los dispositivos de conmutación y rectificación. La estructura general de un inversor fotovoltaico se muestra en la Figura 1. Hay tres inversores diferentes para elegir. La luz del sol brilla sobre módulos solares conectados en serie, y cada módulo contiene un conjunto de unidades de células solares conectadas en serie. El voltaje de corriente continua (CC) generado por los módulos solares es del orden de varios cientos de voltios, dependiendo de las condiciones de iluminación del conjunto de módulos, la temperatura de las células y el número de módulos conectados en serie.

La función principal de este tipo de inversor es convertir el voltaje CC de entrada en un valor estable. Esta función se implementa a través de un convertidor elevador y requiere un interruptor elevador y un diodo elevador. En la primera arquitectura, a la etapa de impulso le sigue un convertidor de puente completo aislado. El propósito del transformador de puente completo es proporcionar aislamiento. El segundo convertidor de puente completo en la salida se utiliza para convertir la CC del convertidor de puente completo de la primera etapa en voltaje de corriente alterna (CA). Su salida se filtra antes de conectarse a la red de CA mediante un interruptor de relé de doble contacto adicional, para proporcionar un aislamiento seguro en caso de fallo y aislamiento de la red de suministro durante la noche. La segunda estructura es un esquema no aislado. Entre ellos, el voltaje de CA es generado directamente por la salida de voltaje de CC de la etapa de refuerzo. La tercera estructura utiliza una topología innovadora de interruptores de potencia y diodos de potencia para integrar las funciones de las partes de impulso y generación de CA en una topología dedicada, haciendo que el inversor sea lo más eficiente posible a pesar de la muy baja eficiencia de conversión del panel solar. Cerca del 100%, pero muy importante. En Alemania, se espera que un módulo de la serie de 3 kW instalado en un tejado orientado al sur genere 2550 kWh al año. Si la eficiencia del inversor aumenta del 95% al ​​96%, se pueden generar 25kWh adicionales de electricidad cada año. El coste de utilizar módulos solares adicionales para generar estos 25kWh equivale a añadir un inversor. Dado que aumentar la eficiencia del 95% al ​​96% no duplicará el costo del inversor, invertir en un inversor más eficiente es una opción inevitable. Para los diseños emergentes, aumentar la eficiencia del inversor de la manera más rentable es un criterio de diseño clave. En cuanto a la fiabilidad y el coste del inversor, son otros dos criterios de diseño. Una mayor eficiencia reduce las fluctuaciones de temperatura durante el ciclo de carga, mejorando así la confiabilidad, por lo que estas pautas están realmente relacionadas. El uso de módulos también aumentará la confiabilidad.

Interruptor de refuerzo y diodo.

Todas las topologías mostradas requieren interruptores de alimentación de conmutación rápida. La etapa de impulso y la etapa de conversión de puente completo requieren diodos de conmutación rápida. Además, los conmutadores optimizados para conmutación de baja frecuencia (100 Hz) también son útiles para estas topologías. Para cualquier tecnología de silicio determinada, los interruptores optimizados para conmutación rápida tendrán mayores pérdidas de conducción que los interruptores optimizados para aplicaciones de conmutación de baja frecuencia.

La etapa de refuerzo generalmente está diseñada como un convertidor de modo de corriente continua. Dependiendo de la cantidad de módulos solares en el conjunto utilizado en el inversor, puede elegir si desea utilizar dispositivos de 600 V o 1200 V. Dos opciones para interruptores de alimentación son los MOSFET y los IGBT. En términos generales, los MOSFET pueden funcionar a frecuencias de conmutación más altas que los IGBT. Además, siempre hay que tener en cuenta la influencia del diodo del cuerpo: en el caso de la etapa de refuerzo esto no es un problema ya que el diodo del cuerpo no conduce en el modo de funcionamiento normal. Las pérdidas de conducción de MOSFET se pueden calcular a partir de la resistencia RDS (ON), que es proporcional al área efectiva del troquel para una familia de MOSFET determinada. Cuando el voltaje nominal cambia de 600 V a 1200 V, las pérdidas de conducción del MOSFET aumentarán considerablemente. Por lo tanto, incluso si el RDS(ON) nominal es equivalente, el MOSFET de 1200 V no está disponible o el precio es demasiado alto.

Para interruptores elevadores con capacidad nominal de 600 V, se pueden utilizar MOSFET de superunión. Para aplicaciones de conmutación de alta frecuencia, esta tecnología tiene las mejores pérdidas de conducción. MOSFET con valores RDS(ON) inferiores a 100 miliohmios en encapsulados TO-220 y MOSFET con valores RDS(ON) inferiores a 50 miliohmios en encapsulados TO-247. Para inversores solares que requieren conmutación de energía de 1200 V, IGBT es la opción adecuada. Las tecnologías IGBT más avanzadas, como NPT Trench y NPT Field Stop, están optimizadas para reducir las pérdidas de conducción, pero a expensas de mayores pérdidas de conmutación, lo que las hace menos adecuadas para aplicaciones de refuerzo en altas frecuencias.

Basado en la antigua tecnología plana NPT, se desarrolló un dispositivo FGL40N120AND que puede mejorar la eficiencia del circuito elevador con alta frecuencia de conmutación. Tiene un EOFF de 43uJ/A. En comparación con los dispositivos de tecnología más avanzada, el EOFF es 80uJ/A, pero es necesario obtener este tipo de rendimiento es muy difícil. La desventaja del dispositivo FGL40N120AND es que la caída de tensión de saturación VCE(SAT) (3,0 V frente a 2,1 V a 125 ºC) es alta, pero sus bajas pérdidas de conmutación a altas frecuencias de conmutación de refuerzo lo compensan con creces. El dispositivo también integra un diodo antiparalelo. Bajo operación normal de refuerzo, este diodo no conducirá. Sin embargo, durante el arranque o durante condiciones transitorias, es posible que el circuito de refuerzo pase al modo activo, en cuyo caso el diodo antiparalelo conducirá. Dado que el IGBT en sí no tiene un diodo inherente en el cuerpo, se requiere este diodo empaquetado para garantizar un funcionamiento confiable. Para los diodos de refuerzo, se requieren diodos de recuperación rápida como Stealth™ o diodos de silicio de carbono. Los diodos de silicio de carbono tienen voltaje directo y pérdidas muy bajos. Al seleccionar un diodo elevador, se debe considerar el efecto de la corriente de recuperación inversa (o capacitancia de unión de un diodo de carbono-silicio) en el interruptor elevador, ya que esto resultará en pérdidas adicionales. Aquí, el diodo Stealth II FFP08S60S recientemente lanzado puede proporcionar un mayor rendimiento. Cuando VDD=390V, ID=8A, di/dt=200A/us y la temperatura de la caja es de 100ºC, la pérdida de conmutación calculada es inferior al parámetro FFP08S60S de 205mJ. Usando el diodo Stealth ISL9R860P2, este valor alcanza los 225 mJ. Por lo tanto, esto también mejora la eficiencia del inversor a altas frecuencias de conmutación.

Interruptores de puente y diodos.

Después del filtrado de puente completo MOSFET, el puente de salida genera una señal de corriente y voltaje sinusoidal de 50 Hz. Una implementación común es utilizar una arquitectura de puente completo estándar (Figura 2). En la figura, si los interruptores de la parte superior izquierda e inferior derecha están encendidos, se carga un voltaje positivo entre los terminales izquierdo y derecho; Si los interruptores de la parte superior derecha e inferior izquierda están encendidos, se carga un voltaje negativo entre los terminales izquierdo y derecho. Para esta aplicación, sólo un interruptor está encendido durante un período de tiempo determinado. Un interruptor se puede cambiar a alta frecuencia PWM y el otro a baja frecuencia 50 Hz. Dado que el circuito de arranque se basa en la conversión de dispositivos de gama baja, los dispositivos de gama baja se cambian a alta frecuencia PWM, mientras que los dispositivos de gama alta se cambian a baja frecuencia de 50 Hz. Esta aplicación utiliza un interruptor de alimentación de 600 V, por lo que el MOSFET de superunión de 600 V es muy adecuado para este dispositivo de conmutación de alta velocidad. Debido a que estos dispositivos de conmutación resistirán la corriente de recuperación inversa completa de otros dispositivos cuando el interruptor está encendido, los dispositivos de superunión de recuperación rápida como el FCH47N60F de 600 V son opciones ideales. Su RDS(ON) es de 73 miliohmios y su pérdida de conducción es muy baja en comparación con otros dispositivos de recuperación rápida similares. Cuando este dispositivo convierte a 50 Hz, no es necesario utilizar la función de recuperación rápida. Estos dispositivos tienen excelentes características dv/dt y di/dt, lo que mejora la confiabilidad del sistema en comparación con los MOSFET de superunión estándar.

Otra opción que vale la pena explorar es el uso del dispositivo FGH30N60LSD. Se trata de un IGBT de 30A/600V con una tensión de saturación VCE(SAT) de tan solo 1,1V. Su pérdida de apagado EOFF es muy alta, alcanzando los 10 mJ, por lo que solo es adecuado para conversión de baja frecuencia. Un MOSFET de 50 miliohmios tiene una resistencia RDS (ON) de 100 miliohmios a temperatura de funcionamiento. Por tanto, en 11A, tiene el mismo VDS que el VCE(SAT) del IGBT. Dado que este IGBT se basa en una tecnología de ruptura más antigua, VCE (SAT) no cambia mucho con la temperatura. Por tanto, este IGBT reduce las pérdidas globales en el puente de salida, aumentando así la eficiencia global del inversor. También es útil el hecho de que el IGBT FGH30N60LSD cambia de una tecnología de conversión de energía a otra topología dedicada cada medio ciclo. Los IGBT se utilizan aquí como interruptores topológicos. Para una conmutación más rápida, se utilizan dispositivos de superunión de recuperación rápida y convencionales. Para topología dedicada de 1200 V y estructura de puente completo, el FGL40N120AND mencionado anteriormente es un interruptor muy adecuado para nuevos inversores solares de alta frecuencia. Cuando las tecnologías especializadas requieren diodos, los diodos Stealth II, Hyperfast™ II y los diodos de carbono-silicio son excelentes soluciones.

función:

El inversor no solo tiene la función de conversión de CC a CA, sino que también tiene la función de maximizar el rendimiento de las células solares y la función de protección contra fallas del sistema. En resumen, hay funciones de funcionamiento y apagado automático, función de control de seguimiento de potencia máxima, función de prevención de operación independiente (para sistemas conectados a la red), función de ajuste automático de voltaje (para sistemas conectados a la red), función de detección de CC (para sistemas conectados a la red). ) y detección de tierra de CC. Función (para sistemas conectados a la red). A continuación se ofrece una breve introducción a las funciones de funcionamiento y apagado automático y a la función de control de seguimiento de potencia máxima.

Función de funcionamiento y apagado automático: después del amanecer por la mañana, la intensidad de la radiación solar aumenta gradualmente y la salida de la célula solar también aumenta. Cuando se alcanza la potencia de salida requerida para el funcionamiento del inversor, el inversor comienza a funcionar automáticamente. Después de entrar en funcionamiento, el inversor controlará la salida de los módulos de células solares en todo momento. Mientras la potencia de salida de los módulos de células solares sea mayor que la potencia de salida requerida para la tarea del inversor, el inversor seguirá funcionando; se detendrá hasta el atardecer, incluso si El inversor también puede funcionar en días lluviosos. Cuando la salida del módulo solar se reduce y la salida del inversor se acerca a 0, el inversor entra en estado de espera.

Función de control de seguimiento de potencia máxima: la salida del módulo de células solares cambia con la intensidad de la radiación solar y la temperatura del propio módulo de células solares (temperatura del chip). Además, debido a que los módulos de células solares tienen la característica de que el voltaje disminuye a medida que aumenta la corriente, existe un punto de funcionamiento óptimo en el que se puede obtener la máxima potencia. La intensidad de la radiación solar está cambiando, y evidentemente también está cambiando el punto óptimo de trabajo. En relación con estos cambios, el punto de trabajo del módulo de células solares siempre se mantiene en el punto de máxima potencia y el sistema siempre obtiene la máxima potencia de salida del módulo de células solares. Este tipo de control es el control de seguimiento de potencia máxima. La característica más importante de los inversores utilizados en sistemas de generación de energía solar es que incluyen la función de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT).

tipo

Clasificación del alcance de la aplicación

(1) Inversor ordinario

Entrada DC 12V o 24V, AC 220V, salida 50Hz, potencia de 75W a 5000W, algunos modelos tienen conversión AC y DC, es decir, función UPS.

(2) Máquina todo en uno inversor/cargador

En este tipo de inversor, los usuarios pueden utilizar varias formas de energía para alimentar cargas de CA: cuando hay energía de CA, la energía de CA se usa para alimentar la carga a través del inversor o para cargar la batería; cuando no hay alimentación de CA, la batería se utiliza para alimentar la carga de CA. . Se puede utilizar junto con diversas fuentes de energía: baterías, generadores, paneles solares y turbinas eólicas.

(3) Inversor especial para correos y telecomunicaciones

Proporcionar inversores de 48 V de alta calidad para servicios postales y de telecomunicaciones. Los productos son inversores modulares (el módulo es de 1 KW), de buena calidad y alta confiabilidad, y tienen función de redundancia N+1 y se pueden expandir (potencia de 2 KW a 20 KW). ).

(4) Inversor especial para aviación y militar.

Este tipo de inversor tiene una entrada de 28Vdc y puede proporcionar las siguientes salidas AC: 26Vac, 115Vac, 230Vac. Su frecuencia de salida puede ser: 50Hz, 60Hz y 400Hz, y la potencia de salida oscila entre 30VA y 3500VA. También existen convertidores DC-DC y convertidores de frecuencia dedicados a la aviación.

Clasificación de formas de onda de salida

(1) Inversor de onda cuadrada

La forma de onda de voltaje CA generada por el inversor de onda cuadrada es una onda cuadrada. Los circuitos inversores utilizados por este tipo de inversor no son exactamente los mismos, pero la característica común es que el circuito es relativamente simple y la cantidad de tubos de interruptor de alimentación utilizados es pequeña. La potencia de diseño suele oscilar entre cien vatios y un kilovatio. Las ventajas del inversor de onda cuadrada son: circuito simple, precio económico y fácil mantenimiento. La desventaja es que el voltaje de onda cuadrada contiene una gran cantidad de armónicos de alto orden, lo que producirá pérdidas adicionales en aparatos de carga con inductores o transformadores de núcleo de hierro, causando interferencias en radios y algunos equipos de comunicación. Además, este tipo de inversor tiene desventajas como un rango de regulación de voltaje insuficiente, una función de protección incompleta y un ruido relativamente alto.

(2) Inversor de onda escalonada

La forma de onda de voltaje CA generada por este tipo de inversor es una onda escalonada. Hay muchas líneas diferentes para que el inversor realice una salida de onda escalonada, y el número de pasos en la forma de onda de salida varía mucho. La ventaja del inversor de onda escalonada es que la forma de onda de salida mejora significativamente en comparación con la onda cuadrada y se reduce el contenido de armónicos de alto orden. Cuando los pasos llegan a más de 17, la forma de onda de salida puede alcanzar una onda casi sinusoidal. Cuando se utiliza salida sin transformador, la eficiencia general es muy alta. La desventaja es que el circuito de superposición de ondas en escalera utiliza muchos tubos de interruptor de alimentación y algunas de las formas de circuito requieren múltiples conjuntos de entradas de alimentación de CC. Esto trae problemas al agrupamiento y cableado de los conjuntos de células solares y a la carga equilibrada de las baterías. Además, el voltaje de la onda de escalera todavía tiene algunas interferencias de alta frecuencia en las radios y algunos equipos de comunicación.

Inversor de onda sinusoidal

La forma de onda de voltaje CA emitida por el inversor de onda sinusoidal es una onda sinusoidal. Las ventajas del inversor de onda sinusoidal son que tiene una buena forma de onda de salida, una distorsión muy baja, poca interferencia a radios y equipos y poco ruido. Además, tiene funciones de protección completas y una alta eficiencia general. Las desventajas son: el circuito es relativamente complejo, requiere tecnología de alto mantenimiento y es caro.

La clasificación de los tres tipos de inversores anteriores es útil para que los diseñadores y usuarios de sistemas fotovoltaicos y sistemas de energía eólica identifiquen y seleccionen inversores. De hecho, los inversores con la misma forma de onda todavía tienen grandes diferencias en los principios del circuito, dispositivos utilizados, métodos de control, etc.

Otros métodos de clasificación

1. Según la frecuencia de la potencia de CA de salida, se puede dividir en inversor de frecuencia eléctrica, inversor de frecuencia media e inversor de alta frecuencia. La frecuencia del inversor de frecuencia eléctrica es de 50 a 60 Hz; la frecuencia del inversor de media frecuencia es generalmente de 400 Hz a más de diez kHz; La frecuencia del inversor de alta frecuencia es generalmente de más de diez kHz a MHz.

2. Según el número de fases producidas por el inversor, se puede dividir en inversor monofásico, inversor trifásico e inversor multifásico.

3. Según el destino de la potencia de salida del inversor, se puede dividir en inversor activo e inversor pasivo. Cualquier inversor que transmite la energía eléctrica producida por el inversor a la red eléctrica industrial se denomina inversor activo; Cualquier inversor que transmite la energía eléctrica producida por el inversor a alguna carga eléctrica se denomina inversor pasivo. dispositivo.

4. Según la forma del circuito principal del inversor, se puede dividir en inversor de un solo extremo, inversor push-pull, inversor de medio puente e inversor de puente completo.

5. Según el tipo de dispositivo de conmutación principal del inversor, se puede dividir en inversor de tiristores, inversor de transistores, inversor de efecto de campo e inversor de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). Se puede dividir en dos categorías: inversor "semicontrolado" e inversor "totalmente controlado". El primero no tiene la capacidad de apagarse automáticamente y el componente pierde su función de control después de encenderse, por lo que se denomina "semicontrolado" y los tiristores comunes entran en esta categoría; este último tiene la capacidad de apagarse automáticamente, es decir, no hay ningún dispositivo que pueda controlar el encendido y apagado mediante el electrodo de control, por lo que se denomina "tipo totalmente controlado". Los transistores de efecto de campo de potencia y los transistores bipotencia de puerta aislada (IGBT) pertenecen a esta categoría.

6. Según la fuente de alimentación de CC, se puede dividir en inversor de fuente de voltaje (VSI) e inversor de fuente de corriente (CSI). En el primero, el voltaje de CC es casi constante y el voltaje de salida es una onda cuadrada alterna; en este último, la corriente continua es casi constante y la corriente de salida es una onda cuadrada alterna.

7. Según el método de control del inversor, se puede dividir en inversor de modulación de frecuencia (PFM) e inversor de modulación de ancho de pulso (PWM).

8. Según el modo de funcionamiento del circuito de conmutación del inversor, se puede dividir en inversor resonante, inversor de conmutación dura de frecuencia fija e inversor de conmutación suave de frecuencia fija.

9. Según el método de conmutación del inversor, se puede dividir en inversor con conmutación de carga e inversor con conmutación automática.

Parámetros de rendimiento:

Existen muchos parámetros y condiciones técnicas que describen el rendimiento de un inversor. Aquí solo damos una breve explicación de los parámetros técnicos comúnmente utilizados al evaluar inversores.

1. Condiciones ambientales para el uso del inversor. Condiciones normales de uso del inversor: la altitud no supera los 1000 m y la temperatura del aire es de 0 ~ +40 ℃.

2. Condiciones de la fuente de alimentación de entrada de CC, rango de fluctuación del voltaje de entrada de CC: ±15% del valor de voltaje nominal del paquete de baterías.

3. El voltaje de salida nominal, dentro del rango de fluctuación permitido especificado del voltaje de CC de entrada, representa el valor de voltaje nominal que el inversor debe poder generar. La precisión estable del valor de tensión nominal de salida generalmente tiene las siguientes disposiciones:

(1) Durante el funcionamiento en estado estable, el rango de fluctuación de voltaje debe ser limitado; por ejemplo, su desviación no debe exceder ±3% o ±5% del valor nominal.

(2) En situaciones dinámicas donde la carga cambia repentinamente o se ve afectada por otros factores de interferencia, la desviación del voltaje de salida no debe exceder el ±8% o el ±10% del valor nominal.

4. Frecuencia de salida nominal, la frecuencia del voltaje de CA de salida del inversor debe ser un valor relativamente estable, generalmente la frecuencia de potencia de 50 Hz. La desviación debe estar dentro del ±1% en condiciones normales de trabajo.

5. La corriente de salida nominal (o capacidad de salida nominal) indica la corriente de salida nominal del inversor dentro del rango de factor de potencia de carga especificado. Algunos productos inversores proporcionan una capacidad de salida nominal, expresada en VA o kVA. La capacidad nominal del inversor es cuando el factor de potencia de salida es 1 (es decir, carga puramente resistiva), el voltaje de salida nominal es el producto de la corriente de salida nominal.

6. Eficiencia de salida nominal. La eficiencia del inversor es la relación entre su potencia de salida y la potencia de entrada en condiciones de trabajo específicas, expresada en%. La eficiencia del inversor a la capacidad de salida nominal es eficiencia de carga completa, y la eficiencia al 10% de la capacidad de salida nominal es eficiencia de carga baja.

7. El contenido máximo de armónicos del inversor. Para un inversor de onda sinusoidal, bajo carga resistiva, el contenido máximo de armónicos del voltaje de salida debe ser ≤10%.

8. La capacidad de sobrecarga del inversor se refiere a la capacidad del inversor de generar más que el valor de corriente nominal en un corto período de tiempo bajo condiciones específicas. La capacidad de sobrecarga del inversor debe cumplir ciertos requisitos según el factor de potencia de carga especificado.

9. La eficiencia del inversor es la relación entre la potencia activa de salida del inversor y la potencia activa de entrada (o potencia de CC) bajo el voltaje de salida nominal, la corriente de salida y el factor de potencia de carga especificado.

10. El factor de potencia de carga representa la capacidad del inversor para transportar cargas inductivas o capacitivas. En condiciones de onda sinusoidal, el factor de potencia de carga es de 0,7 a 0,9 (retraso) y el valor nominal es de 0,9.

11. Asimetría de carga. Bajo una carga asimétrica del 10%, la asimetría de la tensión de salida de un inversor trifásico de frecuencia fija debe ser ≤10%.

12. Desequilibrio del voltaje de salida. En condiciones normales de funcionamiento, el desequilibrio de voltaje trifásico (relación entre el componente de secuencia inversa y el componente de secuencia positiva) emitido por el inversor no debe exceder un valor específico, generalmente expresado en %, como 5 % u 8 %.

13. Características de arranque: En condiciones normales de funcionamiento, el inversor debería poder arrancar normalmente 5 veces seguidas en condiciones de funcionamiento con carga completa y sin carga.

14. Funciones de protección que debe configurar el inversor: protección contra cortocircuitos, protección contra sobrecorriente, protección contra sobretemperatura, protección contra sobretensión, protección contra subtensión y protección contra pérdida de fase. Entre ellos, la protección contra sobretensión significa que para los inversores sin medidas de estabilización de voltaje, debe haber medidas de protección contra sobretensión de salida para proteger el terminal negativo de daños por sobretensión de salida. La protección contra sobrecorriente se refiere a la protección contra sobrecorriente del inversor, que debe poder garantizar una acción oportuna cuando la carga sufre un cortocircuito o la corriente excede el valor permitido para protegerlo de daños por sobrecorriente.

15. Interferencias y antiinterferencias, el inversor debe poder resistir interferencias electromagnéticas en el entorno general en condiciones de trabajo normales específicas. El rendimiento antiinterferencias y la compatibilidad electromagnética del inversor deben cumplir con las normas pertinentes.

16. Los inversores que no se operan, monitorean y mantienen con frecuencia deben ser ≤95 dB; Los inversores que se operan, monitorean y mantienen con frecuencia deben ser ≤80 dB.

17. Pantalla, el inversor debe estar equipado con una pantalla de datos de parámetros como el voltaje de salida de CA, la corriente de salida y la frecuencia de salida, y una pantalla de señal de entrada viva, energizada y estado de falla.

18. Función de comunicación. La función de comunicación remota permite a los usuarios verificar el estado operativo de la máquina y los datos almacenados sin tener que ir al sitio.

19. La distorsión de la forma de onda del voltaje de salida. Cuando el voltaje de salida del inversor es sinusoidal, se debe especificar la distorsión de forma de onda máxima permitida (o contenido armónico). Generalmente expresada como la distorsión total de la forma de onda del voltaje de salida, su valor no debe exceder el 5% (se permite el 10% para salida monofásica).

20. Características de arranque, que caracterizan la capacidad del inversor para arrancar con carga y su desempeño durante el funcionamiento dinámico. El inversor debe garantizar un arranque fiable bajo carga nominal.

21. Ruido. Los transformadores, los inductores de filtro, los interruptores electromagnéticos, los ventiladores y otros componentes de los equipos electrónicos de potencia producen ruido. Cuando el inversor funciona normalmente, su ruido no debe exceder los 80 dB y el ruido de un inversor pequeño no debe exceder los 65 dB.

Características de la batería:

batería fotovoltaica

Para desarrollar un sistema de inversor solar, es importante comprender primero las diferentes características de las células solares (células fotovoltaicas). Rp y Rs son resistencias parásitas, que son infinitas y cero respectivamente en circunstancias ideales.

La intensidad de la luz y la temperatura pueden afectar significativamente las características operativas de las células fotovoltaicas. La corriente es proporcional a la intensidad de la luz, pero los cambios de luz tienen poco efecto sobre el voltaje de funcionamiento. Sin embargo, el voltaje de funcionamiento se ve afectado por la temperatura. Un aumento en la temperatura de la batería reduce el voltaje de funcionamiento pero tiene poco efecto sobre la corriente generada. La siguiente figura ilustra los efectos de la temperatura y la luz en los módulos fotovoltaicos.

Los cambios en la intensidad de la luz tienen un mayor impacto en la potencia de salida de la batería que los cambios de temperatura. Esto es válido para todos los materiales fotovoltaicos de uso común. Una consecuencia importante de la combinación de estos dos efectos es que la potencia de una célula fotovoltaica disminuye al disminuir la intensidad de la luz y/o aumentar la temperatura.

Punto de máxima potencia (MPP)

Las células solares pueden funcionar en una amplia gama de voltajes y corrientes. El MPP se determina aumentando continuamente la carga resistiva en la celda iluminada desde cero (evento de cortocircuito) a un valor muy alto (evento de circuito abierto). MPP es el punto de funcionamiento en el que V x I alcanza su valor máximo y con esta intensidad de iluminación se puede alcanzar la máxima potencia. La potencia de salida cuando se produce un cortocircuito (la tensión fotovoltaica es igual a cero) o un circuito abierto (la corriente fotovoltaica es igual a cero) es cero.

Las células solares de silicio monocristalino de alta calidad producen un voltaje de circuito abierto de 0,60 voltios a una temperatura de 25°C. Con plena luz solar y una temperatura del aire de 25°C, la temperatura de una celda determinada puede estar cerca de 45°C, lo que reducirá el voltaje del circuito abierto a aproximadamente 0,55 V. A medida que aumenta la temperatura, el voltaje del circuito abierto continúa disminuyendo hasta que se produce un cortocircuito en el módulo fotovoltaico.

La potencia máxima a una temperatura de batería de 45 °C se produce normalmente con un 80 % de tensión de circuito abierto y un 90 % de corriente de cortocircuito. La corriente de cortocircuito de la batería es casi proporcional a la iluminación, y el voltaje de circuito abierto sólo puede disminuir en un 10% cuando la iluminación se reduce en un 80%. Las baterías de menor calidad reducirán el voltaje más rápidamente cuando aumente la corriente, reduciendo así la energía disponible. La producción cayó del 70% al 50%, o incluso sólo al 25%.

El microinversor solar debe garantizar que los módulos fotovoltaicos estén funcionando en el MPP en cualquier momento dado para que se pueda obtener la máxima energía de los módulos fotovoltaicos. Esto se puede lograr utilizando un bucle de control del punto de máxima potencia, también conocido como rastreador del punto de máxima potencia (MPPT). Lograr una alta proporción de seguimiento de MPP también requiere que la ondulación del voltaje de salida fotovoltaico sea lo suficientemente pequeña como para que la corriente fotovoltaica no cambie demasiado cuando se opera cerca del punto de máxima potencia.

El rango de voltaje MPP de los módulos fotovoltaicos generalmente se puede definir en el rango de 25 V a 45 V, con una generación de energía de aproximadamente 250 W y un voltaje de circuito abierto inferior a 50 V.

Uso y mantenimiento:

usar

1. Conecte e instale el equipo estrictamente de acuerdo con los requisitos de las instrucciones de operación y mantenimiento del inversor. Durante la instalación, se debe comprobar cuidadosamente: si el diámetro del cable cumple con los requisitos; si los componentes y terminales están sueltos durante el transporte; si las partes aisladas están bien aisladas; si la puesta a tierra del sistema cumple con las normas.

2. El inversor debe operarse y utilizarse estrictamente de acuerdo con las instrucciones de uso y mantenimiento. En particular: antes de encender la máquina, preste atención a si el voltaje de entrada es normal; Durante el funcionamiento, preste atención a si la secuencia de encendido y apagado de la máquina es correcta y si las indicaciones de cada medidor y luz indicadora son normales.

3. Los inversores generalmente tienen protección automática contra rotura de circuito, sobrecorriente, sobretensión, sobrecalentamiento y otros elementos, por lo que cuando ocurren estos fenómenos, no es necesario apagarlos manualmente; Los puntos de protección de la protección automática generalmente se configuran en fábrica y no es necesario ajustarlos nuevamente.

4. Hay alto voltaje en el gabinete del inversor. Por lo general, los operadores no pueden abrir la puerta del gabinete y la puerta del gabinete debe estar cerrada con llave en horarios normales.

5. Cuando la temperatura ambiente supera los 30 °C, se deben tomar medidas de disipación de calor y enfriamiento para evitar fallas del equipo y extender la vida útil del equipo.

Mantenimiento e inspección

1. Compruebe periódicamente si el cableado de cada parte del inversor está firme y si hay alguna holgura. En particular, se deben revisar cuidadosamente el ventilador, el módulo de alimentación, el terminal de entrada, el terminal de salida y la conexión a tierra.

2. Una vez que la alarma se apaga, no se permite que se active inmediatamente. La causa debe descubrirse y repararse antes de poner en marcha. La inspección debe realizarse estrictamente de acuerdo con los pasos especificados en el manual de mantenimiento del inversor.

3. Los operadores deben recibir capacitación especial y ser capaces de determinar las causas de fallas generales y eliminarlas, como reemplazar hábilmente fusibles, componentes y placas de circuitos dañados. No se permite el uso del equipo a personal no capacitado.

4. Si ocurre un accidente que es difícil de eliminar o la causa del accidente no está clara, se deben mantener registros detallados del accidente y se debe notificar al fabricante del inversor de manera oportuna para su resolución.